GLUT 2: CARACTERISTICI, STRUCTURĂ, FUNCȚII - BIOLOGIE - 2024

GLUT2 este un transportor de glucoză cu afinitate scăzută, care este exprimat în membranele celulelor pancreatice, hepatice, renale și intestinale, precum și în astrocite și tanicite. În plus față de medierea transportului glucozei, este implicată și în transportul fructozei, galactozei și glucozaminei; deci mai mult decât un transportor de glucoză este un transportor cu hexoză.

Faptul că are o afinitate scăzută pentru glucoză îi permite să acționeze ca o proteină senzorială pentru nivelul glucozei din sânge. Prin urmare, participă la controlul regulator al multor evenimente fiziologice care răspund la fluctuațiile concentrației de glucoză din sânge.

Transportorul de glucoză de difuzie facilitat tip 2 (GLUT2) își schimbă conformația prin mobilizarea locului de legare a glucozei din partea exterioară spre partea interioară a membranei (proteina transportoare). De LadyofHats (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], de la Wikimedia Commons.

Printre numeroasele procese pe care le reglează, se evidențiază următoarele: 1) eliberarea insulinei de către celulele pancreatice stimulate de concentrații mari de glucoză; 2) secreția de glucagon de hepatocite pentru producerea de glucoză în hipoglicemie.

Transport facilitat de glucoză în celulă

Aproximativ 75% din glucoza care intră în celulă pentru a alimenta căile metabolice pentru producția de energie o face printr-un mecanism de transport pasiv facilitat de proteine ​​integrale de membrană numite transportatori.

Acest mecanism de transport este cunoscut pe scară largă ca difuzie facilitată. Nu necesită o contribuție de energie pentru a fi realizată și este dată în favoarea unui gradient de concentrare. Adică de la o zonă cu concentrație mare la una cu concentrație scăzută.

Până la acest moment au fost identificate cel puțin 14 izoforme de transportoare de difuzie facilitate de glucoză, inclusiv GLUT2. Toate aparțin principalelor superfamilii ale facilitatorilor (MSF) și, prin consens, numite GLUT (pentru acronimul în engleză de „Glucose Transporters”).

Diferitele GLUT care au fost caracterizate până în prezent sunt codificate de genele SLC2A și prezintă diferențe marcate în secvența de aminoacizi, preferința pentru substraturile pe care le transportă și distribuția celulară și a țesuturilor.

Caracteristici GLUT2

GLUT2 mobilizează glucoza printr-un mecanism de transport într-o singură direcție (uniport). Această funcție este îndeplinită și de GLUT1, cel mai abundent transportor de glucoză din practic toate celulele mamiferelor.

Cu toate acestea, spre deosebire de aceasta, are o afinitate extrem de scăzută pentru glucoză, ceea ce înseamnă că este capabil să o transporte doar atunci când concentrațiile acestui zahăr tind să atingă valori foarte ridicate în mediul extracelular.

Deși are o afinitate scăzută pentru glucoză, are o capacitate ridicată de transport, ceea ce implică faptul că poate transporta cantități mari din această hexoză cu viteză mare. Aceste două caracteristici par a fi legate de rolul acestui transportor în a răspunde modificărilor subtile ale concentrației de glucoză.

Studiile de caracterizare moleculară a acestui transportor au arătat că nu are specificitate unică pentru glucoză. Dimpotrivă, este capabil să medieze transportul pasiv de fructoză, galactoză, manoză și glucozamină. Prezentă afinitate scăzută pentru primele trei și afinitate ridicată pentru glucozamină.

Deoarece toate aceste molecule sunt zaharuri cu șase atomi de carbon, acesta poate fi considerat mai degrabă ca un transportor de hexos decât ca un transportor de glucoză.

Structura GLUT2

GLUT2 are o secvență peptidică 55% identică cu cea a transportorului de înaltă afinitate pentru GLUT1 glucoză.

Cu toate acestea, în ciuda acestui procent redus de similitudine între secvențele ambilor transportatori, studiile efectuate prin cristalografia cu raze X au arătat că prezintă o structură similară.

Această structură corespunde cu cea a unei proteine ​​transmembranare multipass în α-helix. Adică traversează membrana de mai multe ori prin segmente transmembranare care au o configurație α-helix.

Ca în toți membrii principalului super-familie de facilitatori (MSF), din care face parte, 12 segmente elicoidale traversează membrana. Șase dintre acestea se rearanțează spațial pentru a forma un por hidrofil prin care sunt mobilizate zaharurile.

Trebuie remarcat faptul că situsul de legare a hexozei este definit de orientarea și pseudopsimetria prezentate de capetele terminale carboxilice și amino ale proteinei. Ambele expuse la aceeași parte a membranei generează o cavitate în care dispunerea celor șase atomi de zahăr sunt recunoscute, facilitând unirea acestora.

O modificare a structurii transportorului este legată de mecanismul folosit de acesta pentru a transporta zaharurile dintr-o parte a membranei în cealaltă. Această deformare structurală face posibilă mobilizarea locului de legare spre partea citoplasmatică, unde are loc rapid eliberarea moleculei care a fost transportată.

Caracteristici GLUT2

În plus față de medierea sechestrării glucozei, manozei, galactozei și glucozaminei din celulă, numeroase funcții fiziologice au fost atribuite expresiei acestui transportor în diferite tipuri de celule.

Multe dintre aceste funcții au fost determinate folosind tehnici de suprimare a genelor. Acestea din urmă constau în prevenirea expresiei genei a cărei funcție trebuie studiată în celulele unui țesut specific sau ale unui organism complet.

În acest sens, blocarea expresiei GLUT2 la șoareci a relevat faptul că această proteină constituie principalul mijloc de transport al glucozei atât în ​​celulele rinichilor, cât și în celul hepatic. În plus, transportul galactozei și fructozei nu este legat de generarea de glucoză din aceste zaharuri prin intermediul gluconeogenezei.

În plus, s-a demonstrat că exercită un rol regulator în diverse funcții fiziologice, deoarece afinitatea sa scăzută pentru glucoză îi permite să detecteze când concentrațiile acestui zahăr sunt mari.

Rolul GLUT2 în menținerea homeostazei celulare

Întrucât joacă un rol esențial în generarea de energie de către toate celulele, în special celulele nervoase, concentrația sa în sânge trebuie menținută aproape de o valoare de 5 mmol / l. Variațiile acestei concentrații sunt monitorizate întotdeauna de proteinele de reglementare prin mecanisme de „detectare a glucozei”.

Aceste mecanisme constau în strategii moleculare care permit un răspuns rapid la variații bruște ale concentrației de glucoză. În acest sens, expresia GLUT2 în membrana celulelor ale căror funcții sunt activate de hiperglicemie conferă acesteia un rol regulator.

De fapt, s-a demonstrat că secreția de insulină de către celulele pancreatice este declanșată prin detectarea glucozei de către GLUT2.

Secreția de insulină de către celulele pancreatice este declanșată de detectarea glucozei de către GLUT2. De Joshua J Reed, de la Wikimedia Commons.

În plus, mediază controlul nervos autonom al alimentării, termoreglarea și funcționarea celulelor pancreatice stimulate de detectarea glucozei.

Când nivelul GLUT2 scade în celulele nervoase, acestea generează un semnal pozitiv pentru a declanșa secreția de glucagon. Amintind că glucagonul este un hormon care promovează producția de glucoză de către ficat din magazinele de glicogen.

Referințe

1. Burcelin R, Thorens B. Dovadă că senzorii de glucoză extrapancreatici dependenți de GLUT controlează secreția deglucagon. Diabet. 2001; 50 (6): 1282-1289.
2. Kellett GL, Brot-Laroche E, Mace OJ, Leturque A. Absorbția zahărului în intestin: rolul GLUT2. Annu Rev Nutr. 2008; 28: 35-54.
3. Lamy CM, Sanno H, Labouèbe G, Picard A, Magnan C, Chatton JY, Thorens B. Neuronii GLUT2 activați prin hipoglicemie din solitarii tractului nucleului stimulează activitatea vagală și secreția de glucagon. Metabila celulară. 2014; 19 (3): 527-538.
4. Mueckler M, Thorens B. Familia SLC2 (GLUT) de transportoare cu membrană. Mol Aspecte Med. 2013; 34 (2-3): 121-38.
5. Tarussio D, Metref S, Seyer P, Mounien L, Vallois D, Magnan C, Foretz M, Thorens B. Detectarea glucozei nervoase reglează proliferarea postnatală a celulelor β și homeostazia cu glucoză. J Clin Invest. 2014; 124 (1): 413-424.
6. B. GLUT2 în detectarea glucozei pancreatice și extra-pancreatice (revizuire). Mol Membr Biol. 2001; 18 (4): 265-273.
7. Thorens B, Mueckler M. Transportoare de glucoză în secolul XXI. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2010; 298 (2): E141-E145.
8. Thorens B. GLUT2, senzor de glucoză și homeostază cu glucoză. Diabetologie. 2015; 58 (2): 221-232.